Кит-наборы радиоуправляемых самолетов pnp, arf, bnf, kit – купить недорого
§
§
§
§
§
§
Назначение гироскопических датчиков и системы их использования в современных навигационных системах
Эффективность и конкурентоспособность современных летательных аппаратов (ЛА) во многом определяется совершенством гироскопических датчиков первичной информации, на базе которых строятся навигационные системы и системы управления ЛА.
В настоящее время существует большое многообразие различных типов гироскопических датчиков, правильное применение которых обеспечивает необходимые эксплуатационные качества ЛА.
Каждому типу гироскопических датчиков можно найти оптимальную нишу применения. При выборе гироскопического датчика учитываются следующие его основные характеристики: точность, надежность работы, энергопотребление, габаритные размеры и стоимость. В зависимости от требований, предъявляемых к системам управления и навигационным системам, выбирается соответствующий тип гироскопического датчика.
Тем не менее, из всего многообразия датчиков можно выделить наиболее перспективные по указанным выше характеристикам. Это лазерные гироскопы (ЛГ), волоконно-оптические (ВОГ), волновые твердотельные (ВТГ) и микромеханические гироскопы (ММГ).
Основным их преимуществом является повышенная надежность работы из-за отсутствия быстро вращающихся роторов и карданных подвесов, минимальное потребление электроэнергии за счет реализации основных функциональных узлов на базе сервисной микроэлектроники и возможность повышения точностных характеристик путем математической обработки первичных сигналов датчиков в микропроцессорах.
Гироскопические датчики являются источниками первичной информации при построении пилотажных и навигационных систем летательных аппаратов.
В пилотажных системах они используются в основном в качестве датчиков угловых скоростей в цепях обратной связи автоматических систем управления. В навигационных системах — в качестве датчиков углового положения самолета или индикатора нулевого положения гиростабилизированной платформы. В качестве датчиков линейных ускорений используются акселерометры.
Рассмотрим некоторые схемы построения инерциальных навигационных систем на базе гироскопических датчиков. Основными задачами любой навигационной системы является определение местоположения летательного аппарата в географических координатах – долготы (λ) и широты (φ) местонахождения, скорости (υ) и высоты (h) полета, углового положения относительно своего центра тяжести в инерциальном пространстве – курса (ψ), тангажа (ϑ), крена (γ). На рис.1.1 и рис.1.2 показаны эти параметры, принятые в авиации.
Рис. 1.1 Углы ориентации самолета
Рис.1.2 Системы координат, в которых определяется положение летательного аппарата
На рисунках 1.1, 1.2: – географическая система координат, где ось ξ – совпадает с осью вращения Земли и направлена на Север; ось ς – лежит в плоскости экватора и проходит через Гринвичский меридиан; ось η – также лежит в плоскости экватора и направлена на Восток. – базовый сопровождающий трехгранник, относительно которого определяется угловое положение летательного аппарата, где ось X – направлена на Восток; ось Y – направлена на Север по меридиану; ось Z – по вертикали местности. – оси измерительного трехгранника инерциальной навигационной системы.
Инерциальные навигационные системы подразделяются на две большие группы – платформенные и бесплатформенные.
Независимо от типа навигационной системы информация о скорости полета летательного аппарата и пройденном пути находится из показаний акселерометров путем интегрирования их выходных сигналов – линейных ускорений . Однако достоверность этой информации зависит от точности определения положения осей чувствительности акселерометров относительно заданных в инерциальном пространстве базовых измерительных осей – осей инерциального сопровождающего трехгранника.
В платформенных навигационных системах заданное положение осей базового сопровождающего трехгранника достигается стабилизацией положения в инерциальном пространстве платформы, на которой установлены акселерометры. Необходимая стабильность положения обеспечивается системами автоматического регулирования трех рам карданова подвеса, в которых в качестве датчиков системы регулирования используются, как правило, механические двух или трехстепенные гироскопы с быстро вращающимся ротором, а в качестве исполнительного органа – датчики моментов (DM) соответствующих рам карданова подвеса.
Рис.1.3 Схема построения платформенной навигационной системы
Гироскопы устанавливаются на той же платформе, что и акселерометры (рис.1.3). Чем выше точность гироскопов, тем с меньшей погрешностью осуществляется стабилизация положения платформы, тем точнее определяются скорость и местоположение летательного аппарата.
Информация об угловом положении центра тяжести летательного аппарата снимается с трех датчиков угла , установленных по осям рам карданова подвеса.
В качестве примера рассмотрим стабилизацию положения платформы по одной из измерительных осей навигационной системы – по оси (рис.1.3). При повороте платформы под действием возмущающего момента вокруг оси ось гироскопа начнет прецессировать (поворачиваться) вокруг оси на угол ε. В датчике угла гироскопа появится напряжение рассогласования Uε, которое после усиления подается на моментный двигатель тангажной рамы. Последний создаст момент , под действием которого рама будет возвращаться в исходное положение. При этом ротор гироскопа начнет прецессировать в противоположную сторону до тех пор, пока Uε не станет равным нулю. Информацию об угле поворота летательного аппарата вокруг тангажной оси будем получать от датчика угла , установленного на оси рамы. Аналогичным образом осуществляется управление и определение курсового угла и крена по двум другим осям карданова подвеса.
Из представленной схемы видны основные недостатки платформенных инерциальных систем – большое количество механических вращающихся элементов, наличие аналоговых систем регулирования и, как следствие, невысокая надежность работы системы.
Появление и развитие гироскопических датчиков на новых физических принципах — ЛГ, ВОГ, ВТГ, ММГ, в которых отсутствуют быстро вращающиеся механические ротора, позволило перейти к созданию инерциальных навигационных систем повышенной надежности – бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС).
В БИНСах нет карданова подвеса, а роль стабилизированной платформы выполняет базовый сопровождающий трехгранник (рис.1.2), относительно которого определяется положение измерительных осей БИНС в процессе полета летательного аппарата.
В качестве гироскопических датчиков в БИНС используются три одноосных гироскопа и три акселерометра, которые жестко устанавливаются в блоке чувствительных элементов БИНС по трем ортогональным измерительным осям (рис.1.4). Блок чувствительных элементов, в свою очередь, жестко связан с корпусом летательного аппарата.
Рис.1.4 Измерительные оси блока чувствительных элементов БИНС
Гироскопы служат для определения углового положения измерительных осей блока чувствительных элементов относительно базового сопровождающего трехгранника, то есть углов крена, тангажа и курса летательного аппарата. Поскольку используемые в БИНС гироскопы работают, как правило, в режиме датчиков угловых скоростей, то для определения указанных углов их показания интегрируются . Показания акселерометров, как и в платформенных системах, служат для определения скорости движения летательного аппарата и пройденного им пути. С этой целью показания акселерометров также интегрируются .
Рис.1.5 Начальные углы выставки БИНС
Перед началом полета осуществляется выставка БИНС, то есть определение начального углового положение измерительных осей () относительно осей базового сопровождающего трехгранника () (рис.1.5). Величина этих углов заносится в бортовой компьютер и учитывается при определении углового положения самолета в процессе его полета.
Полное отсутствие механических вращающихся частей делает БИНС чрезвычайно надежной системой в эксплуатации, а использование высокоскоростной бортовой вычислительной машины позволяет повысить точность такой системы за счет алгоритмической компенсации погрешностей гироскопических датчиков, обусловленных колебаниями температуры окружающей среды и механическими воздействиями.
Но не зависимо от типа навигационной системы ее технические возможности определяются в первую очередь техническими характеристиками гироскопических датчиков.
В данном посте рассмотрена малая часть материала, представленная в книге к.т.н. Галкина В.И. «Перспективные гироскопы летательных аппаратов» ISNB 978-3-659-47948-9
В дальнейшем буду предоставлять еще немного информации из этой книги. Но тем кто заинтересовался и кому была полезна статья прошу выразить интерес в покупке книги.
Профессиональные квадрокоптеры – в чем так хороши?
Если оценивать коптеры по дальности связи с аппаратурой управления, то список из 10 лучших беспилотников будет иметь следующий вид:
- DJI Spark (до 2000)
- Parrot Bebop Drone 2 (до 2000)
- Drone Xiaomi mi 4k (до 2000)
- GoPro Karma (3000)
- TBS Discovery Pro Long Set (4000)
- Phantom 4 (5000)
- DJI Mavic Pro (7000)
- Phantom 4 Pro (7000)
- DJI Inspire 2 (7000)
- DS-650T FPV (10000)
Все квадрокоптеры из ТОП-10 в качестве стандарта поддерживают функцию возврата. Рекордсменом по дальности является DS-650T FPV.
Китайская компания Syma находится на рынке дронов не менее десяти лет. Это значит, что первые её квадрокоптеры появились на свет почти одновременно с продукцией всем сейчас известной DJI. За прошедшие годы китайцы усовершенствовали компоненты, из которых производятся дроны. В связи с этим улучшились и летные характеристики.
Syma отличается тем, что эта компания не производит профессиональное и даже полупрофессиональное оборудование. Вместо этого фирма сконцентрировалась на бюджетном сегменте. Как уверяет официальный сайт производителя, квадрокоптеры Syma — это лучший выбор для новичка. Именно на таких устройствах следует учиться летать.
В ассортименте компании имеются FPV-дроны. Но устройства со сколь-либо хорошей камерой лучше не искать. Даже если картинка будет писаться в разрешении Full HD, её качество будет далеко от идеала. В этом плане камера будет уступать даже бюджетным смартфонам.
Тем не менее, не стоит нагнетать тучи. Да, продукция Syma не подходит для качественной видеосъемки. Но она, как уже сказано выше, идеально подходит для того, чтобы научиться полетам. А что-то более серьезное следует покупать уже тогда, когда ты умеешь управлять дроном.
Ниже мы приведём рейтинг 10 лучших с точки зрения покупателей квадрокоптеров с большим радиусом действия и камерой. Ведь именно покупатель является самым объективным экспертом, определяя собственными деньгами наилучшие характеристики, функциональные возможности и эффективную стоимость каждого конкретного коптера.
На десятом месте нашего рейтинга GoPro – квадрокоптер, у которого имеется не только специальные крепления видеокамеры, но и устройство стабилизации.
Несмотря на мировую известность производителя (именно он выпускает всемирно известные камеры GoPro) и довольно массированную рекламную кампании, коптер GoPro относится к среднему классу и по стоимости, и по своим эксплуатационным характеристикам.
Серия Phantom – это квадрокоптеры с радиусом действия в 5 и более километров. По сравнению с предыдущим – третьим – поколением квадрокоптер DJI Phantom 4 получил функцию автономности. Сонары, которыми оснащён дрон, определяют не только высоту, но и расстояние к объекту съёмки. Таким образом, действия квадрокоптера полностью отвечают требованиям четвёртого поколения.
Единственный недостаток данной модели – это слишком высокая стоимость, которая делает крайне затруднительным приобретение данного профессионального коптера с видеокамерой.
Этот китайский квадрокоптер является, наверное, самой лучшей моделью начального уровня.
Безопасность фронтальной камеры обеспечивает массивный передний бампер. Время полёта квадрокоптера не ограничивается только светлым временем суток. Для ночных полётов у дрона имеется пара мощных фар.
Покупатель может выбрать несколько вариантов комплектаций:
- Базовая – без камеры и дополнительных аксессуаров;
- Промежуточные комплектации с видеокамерой и/или экраном;
- Полная комплектация – камера, видеогарнитура и FPV монитор.
Бесколлекторные двигатели, конечно, неспособны тягаться со скоростными гоночными образцами, но их характеристики позволяют сопротивляться даже очень сильным порывам ветра, удерживая коптер над заданной точкой.
Hubsan X4 H501S – это квадрокоптеры с радиусом действия менее одного километра, но с очень большой скоростью. Поэтому их оптимально использовать для съёмок в движении, когда и сам пилот движется на автомобиле.
Если дрон вылетит за пределы радиуса действия пульта управления, то он самостоятельно вернётся в зону уверенного приёма радиосигнала благодаря функциям Failsave и Return to Home.
Поведение и действия квадрокоптера в режим Headless Mode значительно упрощены, что позволяет работать с дроном даже начинающим пилотам.
Если предыдущая модель предназначена для съёмки движущихся объектов, то квадрокоптер DJI Spark Fly More Combo заточен для селфи-съёмки, а по своим функциональным возможностям его называют «летающим iPhone».
Например, вы сможете управлять этим коптером с большим радиус действия своей рукой в буквальном смысле этого слова, ведь его мощный многоядерный процессор поддерживает жестовое управление.
На момент выхода в 2020 году квадрокоптер Xiaomi Mi Drone 4K был самой обсуждаемой моделью китайской компании. Ведь она предложила рынку мощный коптер, оснащённый видеокамерой со сверхмощным разрешением и обладающий широкими функциональными возможностями.
Управление квадрокоптером осуществляется при помощи фирменного приложения Mi Drone.
Изначально вы получите доступ только начальному уровню управления Beginner, уровень Professional можно получить только после определённого количества числа налёта.
Квадрокоптер DJI Mavic Air Fly More Combo, несмотря на свои ультракомпактные размеры, обладает возможностями полноразмерного беспилотника профи-класса. Например, вы можете управлять дроном с большим радиусом действия своей рукой, подавая ему специальные жесты-команды.
Просчитанная геометрия корпуса обеспечивает ему высокие скоростные характеристики и большое время работы.
На трёхосевой механический подвес устанавливается 12-мегапиксельная камера с 1/2.3” CMOS сенсором, способная снимать в стандарте 4К со скоростью 30 кадров в секунду или 100 Мб/с. Ещё камера способна работать в интеллектуальном режиме QuickShots, а также снимать сферические панорамы в стандарте 32 мегапикселей и в режиме Slow-Motion.
Су-25 мой первый импеллерный
Так, как в этом проекте много для меня нового, решил строить из потолочки. Всё же модель экспериментальная, в плане мотоустановки, компоновки и т.д. Скорее всего будут краши, неудачные посадки. А на мой взгляд, потолочный самолёт проще и дешевле ремонтировать. Прочитал предварительно статьи Евгения Рыбкина, он один из немногих, построивших модель этого штурмовика, по крайней мере летающую. Но в плане технологии, всё же решил пойти своим путём и по собственным граблям.
Имея в наличии два 64 мм импеллера с заявленной тягой по 1100 гр. каждый, вес самолёта виделся в районе 2 кг. Но имея ввиду, что тяга эта наверняка завышена, надо стараться сделать максимально лёгкую конструкцию.
В итоге остановился на размахе крыла 1500 мм.
На полностью пенопластовую конструкцию не решился, так что фанера, бальза и рейки тоже будут присутствовать.
Скелет фюзеляжа решил сделать по своей обычной технологии, а обшивку из потолочной плитки.
Первым делом сваял стойки шасси. Алюминиевые трубки, стеклотекстолит и несколько пружинок, превратились вот в такие изделия:
Прикинул их на чертёж, доработал немного, и занялся фюзеляжем. Шпангоутов минимальное колличество. Только в самых ответственных местах. Но их оказалось не так уж и мало – крепление крыла, шасси, двигателей и аккумулятора.
Напилил шпангоутов и начал собирать.
Входные каналы импеллеров довольно длинные. Пришлось увеличить размеры воздухозаборников для нормальной работы импеллеров. Если не хватит воздуха, можно будет вырезать дополнительные окна в каналах.
Сделал их из бальзы 1 мм. Кстати выходные сопла аналогичны по конструкции, только сделаны несъёмными. Передние воздуховоды легко вынимаются для доступа к импеллерам.
Установил переднюю стойку и сервомашинку поворота переднего колеса.
Конструкция системы уборки основных стоек шасси, конечно отличается от прототипа. Подробно описывать её я не буду, посмотрим, как покажет она себя в эксплуатации. Возможно, что и не совсем удачно я придумал. В её основе длинный винт М3, каретка с тягами к стойкам и концевики.
Управление рулём направления и рулями высоты реализовано по привычной схеме – тяги, кабанчики из стеклотекстолита и стальные спицы.
Крыло изготовлено из потолочной плитки. Имеет сосновый лонжерон и бальзовые нервюры. Тут ничего необычного. На каждый элерон своя серва. Ещё одна серва в середине центроплана приводит в действие закрылки.
спереди две фанерные корневые нервюры имеют выступы, которые при установке крыла входят в пазы шпангоута фюзеляжа, а сзади крыло крепится на один саморез.
привод закрылков – торсион из велосипедной спицы.
Места излома лонжеронов усилил стальными скобами.
Вот так всё это выглядело в прцессе зашивания потолочкой:
Установил импеллеры
Из пеноплекса вышкурил носовую часть фюзеляжа:
Элероны и закрылки вырезаны цельными, из того же пеноплекса. Навесил их на пластиковые петли рояльного типа. Стабилизатор и киль сделаны из двух слоёв потолочки. Для усиления, между слоями вклеил карбоновые прутки, диаметром 3мм. Рули высоты и руль направления навешены на петли из кусочков пластика и зубочисток. Пилоны для подвески ракет пока решил не делать. Если облёт будет успешным, добавить их не составит труда. Фонарь кабины вытянул из бутылки, причём болван применил старый, который использовал для Як-52. Его задняя часть вполне подошла. Переплёт, недолго думая, изобразил полосками чёрной изоленты.
Покрасил самолёт обычной краской для потолков, на водной основе, добавляя колеры нужного цвета. Красил губкой, в некоторых труднодоступных местах, маленькой кисточкой.
После покраски обтянул прозрачным скотчем, приглаживая иногда утюжком. Благодаря помощи утюжка, удалось вполне неплохо обтянуть поверхности двойной кривизны. Не без складок, конечно, но гораздо лучше, чем без прогрева. Да и прилипает на горячую лучше.
Вот такой получился “Грач” – первая моя “реактивная” модель:
Ну вот, всё готово. Можно и в небо.
Долго пришлось ждать, пока растает снег, пока погода наладится….
Ну вот, дождался, наконец, подходящих условий и сегодня, 17 апреля, приехали мы с самолёткой на поле. Как оказалось, дует неслабый ветерок! Ну ладно, дождя нет – и на том спасибо матушке-природе.
Подключил аккумулятор, установил на место крыло. Вот и всё, делов-то на пару минут.
Сначала решил просто покатать по полосе, проверить управляемость по тангажу. Были сомнения по этому поводу, ну и по поводу правильной центровки тоже. Разбежавшись немного попробовал приподнять нос. Как оказалось, при совсем небольшой скорости, довольно легко самолёт оторвал от земли переднее колесо!
Хорошо, разворачиваюсь против ветра и недолго думая, начинаю разбег. Думал придётся долго разгонять модель. А он достаточно быстро и легко оторвался и начал резво набирать высоту. Убедившись, что он летит устойчиво, убрал шасси.
Помня, что импеллеры слишком прожорливы, убираю газ до половины. Летит довольно неплохо даже в пол газа! Немного пришлось оттриммировать по тангажу и полетел вообще, как по рельсам. Не ожидал я такой послушности, честно говоря.
Думал будет борьба за выживание и был готов к этому, а оно вон как….
Сделал несколько кругов и решил сажать. Выпускаю шасси, захожу против ветра.. Закрылки решил не выпускать – ветер и так приличный. Аккуратно подвёл к полосе и мягко коснулся асфальта. Но тут вдруг самолёт показал свой норов! При довольно мягких пружинах шасси и совсем низкой скорости, он тем не менее, внезапно бодро так подскочил и исполнил классическую фигуру высшего пилотажа, под названием “козёл”. После первого прыжка, сделал “на бис” ещё один подскок, выкатился с полосы и упёрся носом в прошлогоднюю траву.
Всё!!! Свершилось!!! Оно полетело!!! И даже приземлилось!!!
Полёт длился, наверное не более пары минут.
Уменьшив расходы на РВ и сделав экспоненту, снова выкатываюсь на старт.
Разбег, отрыв, набор высоты и вот мы снова летим. На этот раз решил проверить, как он относится к некоторым фигурам высшего, не побоюсь этого слова, пилотажа.
Бочки получились без проблем. Немного вяло, но терпимо – не пилотага ведь! А вот при попытке сделать петлю, Сушка попыталась уйти в штопор. Сказываеся малое плечо стабилизатора наверное. Разогнав посильнее и аккуратно работая рулём высоты, сделал петлю с бОльшим радиусом. Ну вот, уже похоже на дело. Даю полный газ и на вертикаль. На верхней точке убираю газ. Самолёт тут же, без посторонней помощи сваливается в штопор. Не ожидал! Хорошо, запас высоты был, сумел вывести из штопора почти у самой земли.
Ладно, прошло наверное, около трёх минут, пора сажать. Расход и ресурс аккумулятора (кстати нового, для него это тоже первый полёт) неизвестен. Выпускаю шасси, закрылки, подхожу к полосе… И вдруг вижу, что вышла только носовая стойка. Основные не вышли. Прекращаю снижение, щёлкаю несколько раз тумблером – ни фига, выходит только передняя стойка, основные никак. Ну что же, значит вариант номер два – посадка на брюхо.
Сделав ещё круг, выпустил закрылки в посадочное и потихоньку подобрался к краю полосы – там прошлогодняя трава вроде помягче, чем афальт)))))) Аккуратно притираю самолёт на голубое брюшко…… И тут на тебе, откуда не ждали….. Самолёт у самой земли, уже не хариере, задевает левым крылом какой-то торчащий высокий стебель и катится кубарем. Акробат, блин….
Вот и всё. Повреждений никаких, всё цело, за исключением отказавшего шасси. На этом на сегодня полёты были закончены. Не с руки же бросать более двух кило!
Тем не менее, считаю испытательный полёт успешным. Мелкие недостатки будем устранять в процессе эксплуатации.
Позже выяснилось, что причиной отказа шасси, стала согнувшаяся при первой посадке тяга одной из стоек. Концевик при уборке не сработал и от перегрузки сгорел транзистор, управляющий моторчиком. Будем устранять, как говорится)))).
Ну вот, представляю вашему вниманию видео первых шагов в небо моего “Грача”. К сожалению, самого полёта снять не удалось, но взлёты и посадки присутствуют. За качество, как всегда прошу пардона, сняли на телефон. За ненормативную лексику тоже)))))).
ТТХ
Размах 1,5 м.
Полётный вес 2,2 кг.
Статическая тяга: 1700 г.
Материал: Немного фанеры, немного бальзы, сосновые рейки 5Х5 мм, потолочная плитка.
Силовая установка:
два 64 мм импеллера
Импеллер HK EDF64 в сборе с мотором 3500kv и регулятором 45A
Товарhttp://www.radiocopter.ru/ru/product/100198/Высококачественные ретракты Turnigy с поворотной носовой стойкой
Товарhttp://www.radiocopter.ru/ru/product/797672/
Сервы микро размера, разные.
Колёса из ассортимента ХК.
Мои чертежи:(Su-25.rar)
До новых встреч!